基于虚拟化的弹性在线实验教学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及教育技术领域，尤其涉及一种基于虚拟化的弹性在线实验教学系统。
[0002]
【背景技术】
[0003]现有的实验教学系统由普通计算机联网组成，每个使用者使用其中一台，操作的桌面和应用都安装在计算机上。机房的管理员负责网络及所有计算机的软硬件维护，手动或通过网管软件为每一台计算机进行系统配置和管理。
[0004]实验教学系统主要是给使用者提供一个实验的环境，让理论与实验紧密结合，同时管理人员能督促实验的过程实施。故实验设备和实验教学在其中发挥重要作用。然而目前，这种实验教学系统存在如下缺点:(一)在这种分散式架构下，机房运维方面，管理员压力比较大，例如常见的计算机硬盘故障，排查并修复要半个小时的时间，维护几十台计算机将会占用至少一个全职人员。(二)数据管理方面，使用者的文件存放在各自使用的计算机上，如果计算机出现故障，数据便会丢失，如果多人共用同一台计算机，隐私信息也有泄漏的风险。对于存在于分散的计算机上的数据，很难有效的进行备份和管理。(三)资源利用上，使用者进行程序编译和网页浏览所需的CPU及内存资源是完全不同的，正在编译的使用者是无法使用网页浏览之前使用者在计算机上的剩余资源，当前环境无法实现多个计算机间的资源灵活调度，另外标配的硬盘通常也很难充分利用。因此，个人计算机上的存储和计算资源大部分是被浪费了，同时节能减排的政策引导下，机房所消耗的电力也不能忽视。(四)传统环境还存在部署效率低下，部署一个新的教学机房需要为每个计算机进行操作系统克隆和应用软件的初始化，添加新的计算机也不可避免的要进行这些工作。遇到硬件升级扩展，不只需要为每台进行硬件操作，还要考虑软硬件兼容性等问题。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的:提供一种基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，能简化客户端的运维，实施集中式的数据和应用管理，提高资源利用率，满足在线实验教学的需要；使得实验使用者可以随时随地通过局域网、电信网、互联网、广电网、物联网，或者网络的融合网络远程登录系统，以网络方式获取服务，不需要安装任何客户端就可以通过浏览器访问实验环境并登录虚拟机，同时独享自己的实验环境，以更好的灵活性来实践计算机操作及开发实验，实现实验的结果的截图，同时还可以选择共享桌面，达到随时的计算机操作指导，由于使用者拥有自己独享的专属实验环境，帮助使用者使用灵活高效的备份虚拟IT资源，提高数据的安全性，降低IT资源的损坏所造成的数据丢失。对于实验教学的管理者来说，从系统直接获取使用者实验操作时间、具体键盘操作记录以及发呆记录；根据以上统计，做到记录用户实验操作的真实有效时间，同时，使用者的实验截图自动上传给教学管理者，这样减少了实验报告的冗长性，提供给实验教学一个真实性、可信的实验证明，是用户实验过程证据；基于虚拟化的弹性在线实验教学系统中虚拟桌面设计，使用者在实验过程中的所有行为都将会被详实记录，这样获得用户真实的学习状况数据，将被一并作为评估用户学习状况的素材。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，包括:
一个或多个计算节点，所述的计算节点提供实验虚拟环境；以及管理节点，所述的一个或多个计算节点分别与所述的管理节点双向连接，所述的管理节点管理所述的一个或多个计算节点。
[0008]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的计算节点为虚拟化平台，所述的计算节点由一个或多个虚拟实验环境构成，且每个所述的虚拟实验环境相互独立隔离。
[0009]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的计算节点或管理节点或计算节点与管理节点的资源组合通过互联网终端浏览器登陆。
[0010]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，还包括部署在所述的计算节点上的在线实验云平台、教学管理层至少一台服务器；所述的在线实验云平台上创建单独的虚拟机，并对所述的虚拟机进行开关机操作，所述的服务器为所述的虚拟机提供CPU及内存资源；所述的服务器通过KVM虚拟化技术设置成一个虚拟机资源池，所述的教学管理层安装在所述的服务器的虚拟化层上。
[0011]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的虚拟机上设有虚拟桌面，所述的虚拟桌面通过只读模式或协作模式共享。
[0012]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的服务器内设有项目实验资源，所述的项目实验资源包含一组实验模板，每个所述的实验模板包含实验所需的多个虚拟机镜像及实验文档。
[0013]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的项目实验资源提供接口支持实验包的导入及升级，提供所述的实验包定制不同的实验组合。
[0014]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，还包括备份平台，是基于虚拟化技术的备份软件，所述的备份平台对运行状态的所述的虚拟机进行全备份及增量备份，将磁盘备份到NFS及Virtual Disk。
[0015]上述的基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，其中，所述的备份平台提供Web U1、命令行及Restful API三种接口。
[0016]本发明通过一个或多个提供实验虚拟环境的计算节点以及一个提供管理功能的管理节点，实现了在线实验环境和功能的弹性配置。
[0017]
【附图说明】
[0018]图1是本发明基于虚拟化的弹性在线实验教学系统的架构图。
[0019]图2是本发明基于虚拟化的弹性在线实验教学系统的实验操作及监控图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
[0022]请参见附图1所示，一种基于虚拟化的弹性在线实验教学系统，包括:
一个或多个计算节点I，所述的计算节点I提供实验虚拟环境；以及
管理节点2，所述的一个或多个计算节点I分别与所述的管理节点2双向连接，所述的管理节点2管理所述的一个或多个计算节点I。
[0023]所述的计算节点I为虚拟化平台，所述的计算节点I由一个或多个虚拟实验环境构成，且每个所述的虚拟实验环境相互独立隔离，实验使用者可以独享自己的虚拟实验环境，以更好的灵活性来实践计算机操作及开发实验；实验使用者可以共享虚拟实验环境进行相互监督指导，包括实验管理，用户管理，服务器管理，虚拟环境管理，虚拟镜像管理，系统配置管理，任务管理等功能。
[0024]请参见附图2所示，所述的计算节点I或管理节点2或计算节点I与管理节点2的资源组合通过互联网终端浏览器登陆。使用者通过微软的IE浏览器，输入本系统所在的域名，使用者可以登录账户，获得提供的虚拟化平台，独享自己的实验环境，以更好的灵活性来实践计算机操作及开发实验，使用者还可以共享虚拟机进行相互监督指导。管理员可以查看系统所有资源的基本信息，包括用户，虚拟机，服务器，镜像，实验，存储以及网络。进行实验管理，用户管理，服务器管理，虚拟环境管理，虚拟镜像管理，系统配置管理，任务管理等功能。
[0025]还包括部署在所述的计算节点I上的在线实验云平台、教学管理层至少一台服务器；所述的在线实验云平台上创建单独的虚拟机，并对所述的虚拟机进行开关机等操作，所述的服务器为所述的虚拟机提供CPU及内存资源；所述的服务器通过KVM虚拟化技术设置成一个虚拟机资源池，所述的教学管理层安装在所